建箍電乞。
———I———l-_BUILDING
2口1口年第z期l ELECTRICITY
化學實驗樓排風系統電氣設計研究
柳全成吳愛民石應波(甘肅省建筑設計研究院，蘭州市730030)
Electrical Designing Researchon Exhaust System inChemical Experiment Building
Liu Quancheng Wu Aimin SiftYingbo(Gansu Institute of Architectural Design&Research，
Lanzhou 730030，China)
Abstract Aimed at the existing problems that 保證通風柜風量的穩定．排風效果差．不節能的問
fixed air volume system design often used in exhaust 題，本文提出三種變風量控制方案。實際設計中，可
system in chemicM experiment buildings cannot provide 根據系統的復雜程度、穩定性、易操作性、成本等綜
the stability of the air volume of fumehoods，the
合考慮選擇其中一種方案。
exhaust effect is poor，which could not save the energy．
The method that iS based on the number of started 2排風系統的工藝要求
fumehoods in the system and adopting variable air
實驗室通風柜手動開啟．同時打開入口電動閥、
volume control is proposed and applied to the exhaust
control system design of a chemicM experiment 出口電動閥．啟動屋頂風機。屋頂風機承擔豎向實驗
室(共4層．每層1個實驗室)的排風，如果4個實
building．
Key words Exhaust system Variable air volume 驗室中。有1個實驗室通風柜開啟，則屋頂風機運行
control Frequency convertor 于25％風量：如有2個實驗室通風柜開啟，屋頂風
機運行于50％風量；如有3個實驗通風柜開啟．屋
摘要針對目前化學實驗樓排風系統中常采用 頂風機運行于75％風量：如4個實驗室通風柜全
開．則運行于額定風量。如每個豎向風井對應的實驗
的定風量系統設計。不能保證通風柜風量的穩定。排
風效果差。不節能的問題．提出根據系統所開啟的通 室通風柜全關閉．則該風井對應的屋頂風機關閉。如
風柜的數量．采用變風量控制的方法。并運用于某化 每層內任意一臺通風柜開．該層樓道電動閥都應打
學樓排風控制系統設計中。 開：每層內所有通風柜關閉．則樓道電動閥關閉。
關鍵詞排風系統 變風量控制 變頻器
3電氣控制系統設計
針對排風系統的工藝要求設計了三種控制方案。
1 引言
3．1 采用變頻器的多段速控制功能
化學實驗樓是學生學習實踐的重要場所．在實驗 豎向排風系統中4個實驗室任意1臺通風柜開．
過程中．經常會產生各種難聞、有腐蝕、有毒及易燃 有4種狀態；任意2臺通風柜開，有6種狀態；任意
氣體．這些有害氣體如不及時排至室外，不僅造成實 3臺通風柜開有4種狀態：全開有一種狀態。如用傳
驗室內空氣污染．影響實驗人員的健康與安全。而且 統的繼電器控制。開閉頻繁。易出現故障。為了確保
會影響設備的精度及壽命。做好化學實驗樓排風設 系統的穩定性，采用可編程邏輯控制器(PLC)控制
計，有效地消除各種有害氣體，對于改善教學和科研 變頻器實現多段速運行．使電動機能夠以預定的速
條件，保障師生、研究人員的身心健康尤其重要。為 度按一定的程序運行。與用模擬信號設定輸入頻率
了保障各實驗室排風效果，除風機、風管材質選型合 相比．這種控制方式可以對頻率進行精確設定。
理，送風、排風風量匹配外。在電氣控制系統設計上 PLC與變頻器的接線原理如圖l所示。
要考慮系統安全穩定、低耗、易操作等。針對目前化 圖中PLC輸入信號有4個．選用8輸入的模
學實驗樓排風系統中常采用的定風量系統設計．不能 塊：輸出信號有14個，加上lO％的備用量，選用
32L1 R 送給變頻器控制板，迅速改變屋頂風機轉速．以保證
L2 S U 負壓維持在設定值上。負壓傳感器采集到的信號．經
L3 T V
N W 過變送器、PID(比例積分微分)表發送給變頻器．
墮
．d柜 機 —’／，- 可 編 —[卜樓道電動閩 變 變頻器則根據負壓值的變化實現平滑調速．風機效率
風 。機柜 —鼉／一 程 邏 —[卜人口電動閥×4 頓 高．節能效果明顯。但負壓傳感器安裝位置的選擇較
輯 廿tlt
凡柜 r『TcgOjM×4 困難．負壓傳感器的安裝除考慮便于安裝、維修外，
．機 —巴／一 控 器
制
．A柜 機 —巴／一 器 通風柜聯鎖啟動變頻器 FWn 還應裝在采集誤差最小的地方。另外．還能通過調節
Y1 P、I、D參數。來改變負壓值的大小、特性，從而改
COM Y2 A AI1 ．1多
段
FU Y3 一若囊 變變頻器的響應速度．使變頻器能對負壓傳感器采集
u
N
Y4
Ald制 到的負壓信號的變化作出快速響應。
圖1 PLC與變頻器接線示意圖 3。3采用PLC控制雙速風機實現變風量控制
Fig．1 Wiringschematic diagramofPLC with PLC接線原理如圖3所示．圖中PLC輸入信號有
frequency convetlor
4個，選用8輸入的模塊；輸出信號有11個。加上
2個8輸出的模塊。PLC選用OMRON公司的C200H 10％的備用量．選用12輸出的模塊。PLC選用
PLC，輸入模塊選用C200H—ID211．輸出模塊選用 OMRON公司的C200H PLC．輸入模塊用C200H—
2個C200H—OC221．變頻器選用風機專用類．帶多 ID21l。輸出模塊選用C200H一0C222。通風柜開啟．
段速控制功能。 同時打開入口電動閥、出口電動閥，任意l臺或2臺
通風柜開啟．同時打開人口電動閥、出121電動 通風柜開啟．PLC的Y'端輸出信號驅動屋頂風機低
閥、樓道電動閥。任意一臺通風柜開啟，變頻器啟
速運行；任意3臺或4臺通風柜開啟，PLC的Y1端
動，PLC根據所開啟的通風柜臺數，通過變頻器。使
輸出信號驅動屋頂風機高速運行。該方案簡單。成本
風機按所需轉速運行。該方案通用性強，變頻器多段
低。適用于低層實驗室．與屋頂風機采用變頻調速相
速控制可提供16種速度．排風量可根據需要增減。
比，風機效率較低，節能效果不明顯。
3．2采用變頻器實現平滑調速
1廠 可
變頻器接線原理如圖2所示。圖中KMl。KM4為 !啟動風機 編 風柜啟動風機
程
豎向風井對應的l。4層通風柜開啟屋頂風機信號． j啟動風機 —●／～ 邏 U電動用×4
!啟動風機 —■／一 輯 口電動周x4
任意一臺通風柜開啟．聯動變頻器開啟。負壓傳感器 控
i啟動風機 —■／一 制
器
實時檢測風道負壓．根據負壓大小自動調節屋頂風機
COM
轉速．如開啟的通風柜數量少．則屋頂風機低速運 FU 屋頂風機高建運行
L
N 屋頂風機低速運行
行，這時可降低風機功耗。如在某較短時段有多臺通
圖3 PLC接線示意圖
風柜啟動．其負壓傳感器會實時采集負壓值，直接傳

"該內容描述涉及一篇發表于2010年2月的建筑電氣專業論文，主題為'化學試驗樓排風系統電氣設計研究'。在化學實驗樓這類特定的實驗室環境中，由于實驗過程中可能產生有害氣體、蒸汽或熱量，因此排風系統的設計顯得尤為重要。這篇論文詳細探討了針對此類樓棟中的排風系統的電氣設計原則、技術要求、設備選型、線路敷設、控制策略以及安全防護措施等方面的問題，旨在為建筑電氣工程提供科學合理且符合標準規范的解決方案，確保實驗環境的安全與有效運行。"